Навигация
Молния и статическое электричество
13953
знака
0
таблиц
0
изображений
Содержание
Введение.
1. Природа молнии.
2. Шаровая молния.
3. Статическое электричество.
4. Использование статического электричества.
5. Электрические явления в живой природе.
Заключение.
Введение
Электрический ток невидим. Он, как вода, течет повсюду: и в окружающей нас неживой среде, и внутри биологических объектов, порождая целый спектр разнообразных явлений. Наиболее яркие из них можно наблюдать в небе в виде электрических разрядов – молний. Менее зрелищно, но весьма ощутимо действие статического электричества, когда самые обычные предметы – шерстяной свитер или дверь автомобиля – вдруг начинают «кусаться» или «бить током». И уж совсем не просто увидеть проявления электричества в живом организме, а ведь именно оно управляет работой нашего тела.
Молнии, наиболее зрелищные проявления электричества в природе, представляют собой мощные разряды, образующиеся в нижних слоях атмосферы. Когда между грозовым облаком и землей возникает большая разность потенциалов, вспыхивают гигантские искры и раздаются раскаты грома. Иногда сила тока в молнии достигает сотни тысяч ампер.
1. Природа молнии
Снаружи наша планета укутана огромным воздушным одеялом, которое постоянно бомбардируют и ионизируют космические лучи. Глубоко в недрах жидкое металлическое ядро работает как динамо-машина, создавая токи и магнитное поле. По сути, мы живем внутри огромной машины, производящей и преобразующей гигантские количества электричества. Поэтому нет ничего удивительного в том, что время от времени мы становимся свидетелями ее грандиозной деятельности. Первым в ряду естественных электрических явлений следует назвать молнию.
Огненные зигзаги, распарывающие небо, - это разновидность искрового электрического разряда. Он возникает в грозовом облаке, когда между частями самого облака или между облаком и землей появляется большая разность потенциалов. Разделение зарядов внутри грозового облака происходит благодаря конвективным потокам, переносящим наэлектризованные из-за трения капельки воды. Перед самой вспышкой молнии от облака к земле устремляется поток электронов, которые, соударяясь с молекулами воздуха – кислорода и азота, - ионизируют их. В результате в газовой среде возникает яркий разряд тока силой в десятки тысяч ампер. Быстро нагреваясь, атмосферный газ расширяется, порождая ударную звуковую волну, и мы слышим гром.
Когда удалось измерить температуру в канале молнии, оказалось, что она достигает 25-27 тысяч градусов. И чуть ли не три четверти энергии грозового разряда расходуется именно на нагревание воздуха в канале молнии. Понятно, что воздух, температура которого за несколько десятимиллионных долей секунды поднимается почти до 1500 градусов, расширяется столь сильно, что процесс этот становится сравним со взрывом.
Сегодня особые микрофоны позволили сделать выводы о размерах канала молнии, ее мощности, о состоянии атмосферы, об объеме облака и даже о процессах, благодаря которым облако накапливает электричество.
И тут уж стала выясняться сущая фантастика! Эти природные электрические машины, как оказалось, способны накапливать потенциалы в миллиарды вольт, а общая мощность средней грозы вполне сравнима со взрывом нескольких термоядерных бомб! И все это – результат всего лишь взаимодействия капелек и льдинок, которые держатся в воздухе на восходящих потоках.
Несмотря на изученную природу, молнии продолжают удивлять. Так, в 1989 ученые открыли их новый вид – высотные электрические разряды, или спрайты. Они образуются в ионосфере и бьют сверху вниз, по направлению к грозовым облакам на расстояние 40 – 50 км, но исчезают, не достигая их. Еще более странные молнии наблюдали ученые из Тайваньского национального университета имени Чена Куна во время нескольких гроз над Южно-Китайским морем в 2002 году. Разряды атмосферного электричества били не вниз, а вверх – от грозовых облаков в верхние слои атмосферы. Разветвленные молнии имели гигантские размеры: светящиеся зигзаги длиной 80 км уходили ввысь на 95 км. Разряды продолжались менее секунды и сопровождались низкочастотным радиоизлучением. Чтобы их увидеть, ученые использовали специальные фотокамеры, чувствительные к очень слабым световым вспышкам.
2. Шаровая молния
О шаровой молнии можно рассказать немало удивительных историй, но это не приблизит нас к постижению ее природы. Одни считают ее клубком горячей плазмы, другие – сферическим газовым разрядом, возникающим при ударе обычной молнии. Свойства шаровой молнии удивительны. Во-первых, она появляется в штормовую погоду, в грозу и часто сопровождается линейной молнией. Обычно шар размером от нескольких сантиметров до метра движется горизонтально с писком, треском и шумом, любит «заглядывать» в помещения, протискиваясь в любое отверстие. Он живет секунды или несколько минут, не выделяя заметного тепла, но может с грохотом взорваться, оплавив предметы. Движение молнии непредсказуемо: она с легкостью опрокидывает трактор, взрывается от соприкосновения с автомобилем, позволяет переехать себя мотоциклу, пробив в шлеме мотоциклиста крошечную дырочку и выйдя через его грудь. Известен случай, когда в 1761 году проникшая в церковь венской академической коллегии молния, «съев» позолоту с карниза алтарной колонны, отложила ее на серебряной кропильнице.
Почему шаровая молния двигается горизонтально, а не поднимается вверх, каким образом обходит препятствия и откуда в ней столько энергии? Эти вопросы еще ждут своего разрешения. Ученые пока только пытаются создать теорию шаровой молнии и воспроизвести в лаборатории рождение разноцветных электрических шаров с загадочными свойствами.
Последняя трактовка природы зарождения этого явления была выдвинута Антонио Фернандесом-Раньядом, известным испанским ученым, и появилась на страницах журнала «Нейчур». Гипотеза ученого-физика основана на теории электромагнитного узла, которую он же и разработал. Ее сложно пересказать, не прибегая к математическим формулам, но речь идет об образовании, похожим на «клубок», состоящий из линий магнитного поля. Как видно из названия, это сочетание магнитных и электрических полей. Когда эти поля объединяются и взаимно усиливают друг друга, внутри них рождается сильное давление, которое и держит всю конструкцию.
Похожие работы
... электрических зарядов может осуществляться путем ионизации воздуха, разделяющего заряженные тела. На практике применяются ионизаторы индукционные, высоковольтные или радиационные. Индукционные нейтрализаторы статического электричества состоят из несущих металлических или непроводящих стержней, на которых укреплены заземленные острия или тонкие проволоки и располагаются вблизи наэлектризованного ...
... 2. Электромагнитные поля и их характеристика. Воздействие на организм человека. Нормирование и защитные мероприятия 2.1 Электромагнитные поля и их характеристика Источниками электромагнитных полей (ЭМП) являются: атмосферное электричество, радиоизлучения, электрические и магнитные поля Земли, искусственные источники (установки ТВЧ, радиовещание и телевидение, радиолокация, радионавигация ...
... . Однако теперь предпринимаются необходимые меры предосторожности. Например, покрышки шасси делают из электропроводящего материала. На концах крыльев самолета монтируются коронирующие (разрядные) электроды, и все электричество скапливается на концах крыльев и «распыляется». Меры безопасности необходимы и при заправке топливом, потому что трение, возникающее в потоке бензина, вполне может ...
... вызываются мгновенным превращением воды и вещества в пар высокого давления на путях протекания тока молнии в названных объектах. Прямой удар молнии называют первичным воздействием атмосферного электричества. К вторичному воздействию АтЭ относят: электростатическую и электромагнитную индукции; занос высоких потенциалов в здания и сооружения. Рассмотрим опасные факторы вторичного воздействия АтЭ. ...
0 комментариев